Bài giảng: Nguyên lý máy - chương 3 potx

CHƯƠNG 3. PHÂN TÍCH LỰC
CƠ CẤU
NGUYÊN LÝ MÁY
NGUYÊN LÝ MÁY
Đ I H C CÔNG NGHI P TP.H CHÍ MINHẠ Ọ Ệ Ồ
Đ I H C CÔNG NGHI P TP.H CHÍ MINHẠ Ọ Ệ Ồ
KHOA CO KHÍ
KHOA CO KHÍ
§1. Phân lọai lực
§1. Phân lọai lực
1. Ngọai lực
- Lực cản kỹ thuật
- Trọng lượng các khâu
- Lực phát động
2. Lực quán tính
- Cơ cấu là một hệ thống chuyển động có gia tốc, tức ngọai lực tát động lên cơ
cấu không triệt tiêu nhau  không thể dùng phương pháp tĩnh học để giải
- Để giải quyết bài tóan hệ lực không cân bằng  dùng nguyên lý D’Alambert
Nếu ngòai những lực tác dụng lên một hệ cơ chuyển động, ta thêm vào
đó những lực quán tính và xem chúng như những ngọai lực thì cơ hệ
được xem là ở trạng thái cân bằng, khi đó có thể dùng phương pháp
tĩnh học để phân tích cơ hệ này
§1. Phân lọai lực
§1. Phân lọai lực
3. Nội lực
- Lực tác dụng lẫn nhau giữa các khâu trong cơ cấu (phản lực liên kết)
- Tại mỗi tiếp điểm của thành phần khớp động, phản lực này gồm hai phần
+ Thành phần áp lực: vuông góc với phương chuyển động tương đối
Tổng các thành phần áp lực trong một khớp  áp lực khớp động
+ Thành phần ma sát: song song với phương chuyển động tương đối
Tổng các thành phần ma sát trong một khớp  lực ma sát

§2. Điều kiện tĩnh định
§2. Điều kiện tĩnh định
- Để tính phản lực khớp động  tách cơ cấu thành các chuỗi động hở, trên đó
phản lực ở các khớp chờ là ngọai lực: viết các chương trình lực cho chuỗi
- Muốn giải các bài tóan áp lực khớp động
Số phương trình lập được = số ẩn chứa trong các chương trình
Đây là điều kiện tĩnh định của bài tóan
- Giả sử tách từ cơ cấu ra một chuỗi động n khâu, pk khớp lọai k
+ Số phương trình lập được: 6n phương trình
+ Số ẩn chứa trong chuỗi động: phụ thuộc vào số lượng và loại khớp động
§2. Điều kiện tĩnh định
§2. Điều kiện tĩnh định
§2. Điều kiện tĩnh định
§2. Điều kiện tĩnh định
Như vậy, khớp lọai k chứa k ẩn  tổng số ẩn trong chuỗi là
5
1
k
k
kP
=
∑
- Để tính phản lực khớp động  tách cơ cấu thành các chuỗi động hở, trên đó
phản lực ở các khớp chờ là ngọai lực và viết các phương trình lực cho chuỗi
- Điều kiện để giải được bài tóan
Số phương trình lực lập được = số ẩn chứa trong các phương trình
5
1
6
k

k
n kP
=
=
∑
hay
5
1
6 0
k
k
n kP
=
− =
∑
- Đối với cơ cấu phẳng điều kiện để giải được bài tóan: 3n - 2p5 - p4 = 0
- Các nhóm tĩnh định thỏa điều kiện trên
 Để xác định các phản lực khớp động, ta phải tách cơ cấu thành những nhóm
tĩnh định và viết phương trình lực cho từng nhóm này
§3. Xác định áp lực khớp động
§3. Xác định áp lực khớp động
- Các bước xác định áp lực khớp động
+ Tách nhóm tĩnh định
+ Tách các khâu trong nhóm tĩnh định
Đặt các áp lực khớp động và các ngọai lực lên khâu
+ Viết các phương trình cân bằng lực cho từng khâu
+ Giải các phương trình viết cho các khâu thuộc một nhóm tĩnh định
Giải cho các nhóm ở xa khâu dẫn trước (ngược lại với bài tóan động học)
Với cơ cấu phẳng, một khâu viết được 3 phương trình
0

0
0 _
0
0
X
Y
OZ
OZ
F
F
F hay
M
M

=


=
 
=
 
=
 

=


∑
∑
∑

∑
∑
ur
ur
ur
- Các phương trình lực trên có thể được giải bằng các phương pháp đã biết:
phương pháp giải tích vector, phương pháp họa đồ vector (đa giác lực) …
§3. Xác định áp lực khớp động
§3. Xác định áp lực khớp động
Ví dụ :
- Tách nhóm tĩnh định, tách các khâu trong nhóm, đặt lực lên khâu
§3. Xác định áp lực khớp động
§3. Xác định áp lực khớp động
-
Viết phương trình lực cho từng khâu trong cùng một nhóm
13
3 03 23
3 03 3
0
0
C
P
P P R R
M M R x P h

= + + =


= + + =



∑
∑
ur
ur ur ur ur
2
2 12 32
2 32 2
0
0
B BC
P
P P R R
M M R l P h
τ

= + + =


= − + − =


∑
∑
ur
ur ur ur ur
- Giải các phương trình lực của cùng một nhóm
§4. Tính lực trên khâu dẫn
§4. Tính lực trên khâu dẫn
1.Phương pháp phân tích lực

21 21 1 1 1 21 21 1 1 1
0
A cb cb
M R h Ph M M M R h Ph M= − + − = ⇒ = − + +
∑
cb
cb
M
P
l
=
§4. Tính lực trên khâu dẫn
§4. Tính lực trên khâu dẫn
2. Phương pháp di chuyển khả dĩ
- Môment (lực) cân bằng trên khâu dẫn là moment (lực) cân bằng tất cả các lực
(kể cả lực quán tính) tác dụng lên cơ cấu  tổng công suất tức thời của tất cả
các lực tác dụng lên cơ cấu bằng không
- Theo nguyên lý di chuyển khả dĩ
0
i i
P M
N N+ =
∑ ∑
công suất của lực P
i
i
P
N
i
M

N công suất của môment M
i
-
Công suất của lực P
i
i
k
i
i
P
N P V=
ur ur
k
i
V
ur
vận tốc của điểm đặt lực P
i

-
Công suất của moment M
i
i
k
i
i
M
N M
ω
=

uur
uur ur
k
i
ω
ur
vận tốc của khâu chịu tác dụng của moment M
i

-
Môment (lực) cân bằng trên khâu dẫn
(
)
(
)
1
1
0
0
k
cb i i cb
i i
k
cb i i cb
i i
M P V M M
P V P V M P
ω ω
ω
+ + = ⇒

+ + = ⇒
∑
∑
uur ur ur ur uur ur uur
ur ur ur ur uur ur ur